JP3123195B2

JP3123195B2 - インクジェット用記録液

Info

Publication number: JP3123195B2
Application number: JP9516692A
Authority: JP
Inventors: 英雄保富; 秀昭植田
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JPH05295310A; US5376169A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
ーに使用されるインクジェット記録液に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンターは、微小ノズ
ルよりインクを噴出して、紙面上に文字、図形や絵を記
録するものである。このようなプリンターに使用される
インクジェット記録液としては、水系、非水系いずれも
が使用されているが、基本的には、以下の特性を要求さ
れる。長期保存に対して安定でインクジェット装置の目
詰まりを起さないこと。像記録材(紙、フィルム等)に対
して定着が速く且つ確実であって、しかもドットの周辺
が滑らかでにじみの小さいこと。形成された記録画像の
色調が鮮明で濃度が高いこと。形成された記録画像の耐
水性・耐光性が優れていること。記録液周辺材料(収容
器、連結チューブ、シール材等)を侵さないこと。臭
気、毒性が少なく、引火性等の安全性に優れたものであ
ること、等の諸特性を備えることが要望される。

【０００３】しかし、水系インクは、臭気、毒性が少な
く、引火性等の安全性に優れているものであるが、主と
して水溶性染料を含むため、得られる記録画像が水溶性
染料の物性に左右されて、その耐水性、耐光性に於て劣
ったものとなる。その問題を避けるために、染料に代え
て、顔料を使用したものは、顔料が水に不溶性であるた
め、微細均一に分散させることが困難であり、その保存
安定性も悪い。さらに、水は蒸発しやすく、インクジェ
ット装置の吐出部で目づまりを生じやすいという問題が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、非水系溶媒を用いたインクジェ
ット記録液を提供するものである。本発明はかかるイン
クジェット記録液において、顔料の分散性がよく、かつ
乾燥目づまりの生じない保存性、安定性および定着性に
優れた記録液を提供することを目的とする。さらに本発
明は、高濃度印字した場合にもにじみ、裏写りのない優
れた記録画像を形成できるインクジェット記録液を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は非水系溶媒から
なる分散媒、顔料および0.001〜5重量％のボルネオール
類を含有することを特徴とするインクジェット用記録液
に関する。また、本発明は非水系溶媒からなる分散媒、
顔料および0.001〜5重量％のアルギン酸塩を含有し、水
を含有しないことを特徴とするインクジェット用記録液
に関する。また、本発明は、非水系溶媒からなる分散
媒、顔料、0.001〜5重量％のアルギン酸塩および7〜45
重量％の水を含有することを特徴とするインクジェット
用記録液に関する。本発明は、上記組成物からなる記録
液は顔料が分散し、その他の成分は溶解あるいは相溶し
た均一溶液であり、定着性、保存性、安定性に優れ、特
にボルネオール類またはアルギン酸塩を所定量含ませる
ことにより、前記効果に加え、顔料の分散性に優れた記
録液とすることができ、にじみ、裏写りのない優れた記
録画像を形成することができる。

【０００６】本発明のインクジェット記録液は、少なく
とも分散媒、顔料、樹脂および添加剤からなる。分散媒
は非水系溶媒を用いる。非水系溶媒は、水以外の溶媒で
ある。このような非水系溶媒の中でも沸点１５０℃以
上、好ましくは１８０℃以上のものを使用する。沸点が
１５０℃より低いものは、蒸発速度が速いために、分散
不良、凝集物の析出、ノズルの目づまり等の問題が生じ
やすい。具体的には、(モノ、ジ、トリ、テトラ、)アル
キレングリコールのアルキルエーテル、たとえば、エチ
レングリコールモノアルキルエーテル(bp１５０〜２５
０℃)、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル(bp
１５０〜２５０℃)、トリエチレングリコールモノアル
キルエーテル(bp２４９〜３００℃)、プロピレングリコ
ールモノアルキルエーテル(bp１９０〜２５０℃)、トリ
プロピレングリコールモノアルキルエーテル(２４３bp
〜３００℃)、(モノ、ジ、トリ)アルキレングリコール
(bp１５０〜３００℃)等、前記アルキレングリコールの
アルキルエーテルのアセテート(bp１５０〜３００℃)、
ピロリドン類、例えば２−ピロリドン(bp２４５℃)、Ｎ
−メチルピロリドン(bp２０２℃)およびそれらの混合物
等を挙げることができる。

【０００７】他にも、複素環アルコール類、フェノール
類、ピロリドン類、エステル系溶媒(アジペート、アゼ
レート、セバケート、マレエート、フマレート、ホスヘ
ート、リシノレート、複素環エステル)等であって、沸
点１５０℃以上のものを使用してもよい。これらの中で
も(モノ、ジ、トリ)エチレングリコールモノブチルエー
テル、(モノ、ジ、トリ)プロピレングリコールモノブチ
ルエーテル、ブチルセロソルブおよび２−ピロリドンが
顔料の分散性、樹脂の溶解性、印字性、インクジェット
ヘッドの保守性等の点から好ましい。

【０００８】本発明の記録液を組成する為の顔料として
は、従来公知のものを含めて各種の有機または無機顔料
が全て使用できる。例えば、アゾ系、フタロシアニン
系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン
系、インジゴ系、ベンチジン系、チオインジコ系、ペリ
ノン系、ペリレン系、イソインドレノン系、酸化チタ
ン、カドミウム系、酸化鉄系、カーボンブラック等の顔
料を挙げることができる。下記に本発明に使用可能な顔
料として諸特性の優れた材料をカラーインデックス
(Ｃ．Ｉ．)ナンバーにて示す。Ｃ．Ｉ．黄色顔料１３，２４，８６，９３，９４，１
０８，１０９，１１０，１１７，１２５，１３７，１３
８，１４７，１５３，１５４，１６６，１６８Ｃ．Ｉ．オレンジ顔料３６，４３，５１，５５，５
９，６１Ｃ．Ｉ．赤色顔料９７，１２２，１２３，１４９，１
６８，１７７，１７８，１８０，１８７，１９０，１９
２，２０９，２１５，２１６または２１７，２２０，２
２３，２２４，２２６，２２７，２２８，２４０Ｃ．Ｉ．バイオレット顔料１９，２３，２９，３０，
３７，４０，５０Ｃ．Ｉ．青色顔料１５，１５：１，１５：３，１５：
４，１５：６，２２，６０，６４Ｃ．Ｉ．緑色顔料７，３６Ｃ．Ｉ．ブラウン顔料２３，２５，２６Ｃ．Ｉ．黒色顔料７，１，

【０００９】これらの顔料は、前記溶媒に溶解又は不溶
の関係で使用することができるが、溶解しない場合が一
般的である。これらの顔料は体積平均粒径０．００１〜
３０μ、好ましくは０．００１〜１０μ、より好ましく
は０．０１〜４μのものを用いる。３０μより大きいと
分散安定性が悪くなり、ノズルでの目づまりやインク保
存時の凝集が生じ、０．００１μより小さい場合も分散
性が悪く、チキソ性が大きくなり、また印字濃度がでな
くなる。上記顔料は、記録液組成物中、１〜２０重量
％、好ましくは１．５〜１５重量％、１重量％以下では
濃度が低過ぎ記録液として好ましくない。２０重量％以
上用いると分散性が悪化し、チキソ性が発現し、インク
吐出に支障をきたす。

【００１０】本発明のインクジェット用記録液に用いら
れる樹脂は、記録液中に溶解して存在せしめるものであ
り上記顔料の分散性を高めるとともに印字後のインクの
記録紙への定着性を向上させ、インクの広がりを防止す
る働きをする。かかる樹脂としてポリビニルブチラール
等のブチラール系樹脂、水溶性アクリル樹脂等のアクリ
ル系樹脂、ポリエチレングリコール等のアルキレングリ
コール系樹脂、ロジン系樹脂、ポリエチレングリコール
等のビニルアルコール系樹脂、ポリビニルピロリドン系
樹脂を使用可能である。特に、ブチラール系樹脂、水溶
性アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレングリコールが好ましい。ブチラ
ール系樹脂を用いる場合には、分子量が２，０００〜１
００，０００、好ましくは３，０００〜１０，０００の
ものを使用することが分散安定性の面から望ましい。こ
れらの樹脂は、インク組成物中、０.０１〜１０重量
％、好ましくは０．０５〜８重量％、より好ましくは
０．１〜７重量％使用する。その量が０.０１重量％よ
り少ないと、インクの分散安定性が悪くなり、１０重量
％以上であるとインクの粘度が高くなりすぎ、また、イ
ンク乾燥後に、顔料の凝集がみられるようになる。

【００１１】本発明のインクジェット用記録液に用いら
れる添加剤としては、アルギン酸塩またはボルネオール
類を用いる。これらの添加剤は、記録液中、溶解して存
在せしめるもので、記録液の分散性を向上させ、インク
の記録紙へのにじみ防止、裏写り防止等に特に有効に働
く。アルギン酸塩としては、例えばアルギン酸金属塩、
アルギン酸アンモニウム等、ボルネオール類としては、
例えばボルネオール、イソボルネオール等を使用可能で
ある。

【００１２】これらの添加剤は、記録液組成物中０.０
０１〜５重量％、好ましくは０．００３〜４．５重量
％、より好ましくは０．０５〜４重量％添加する。その
量が０.００１重量％より少ないとインクのにじみ、裏
写りが顕著となる。５重量％より多いと記録液の粘度が
増し、流動性が悪くなり、さらには分散性にも悪影響を
およぼす。

【００１３】本発明においては、その他の添加剤、例え
ば、保湿剤、乳化剤、乾燥防止剤等を適宜添加してもよ
い。具体的には脂肪族アルコールアミン(トリエタノー
ルアミン等)、アルキルアミン(トリエチルアミン等)、
脂肪族低級アルコール(エタノール、プロパノール、ヘ
キサール等)等の保湿剤、芳香族ポリグリコールエーテ
ル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、ソルビ
タンモノオレート等の乳化剤、アルキルナフタレンスル
ホネート、アルキルアリールスルホネート等の乾燥防止
剤等である。それらの添加剤を使用する場合は記録液組
成物中、０.０５〜５重量％程度添加する。その添加量
が０.０５重量％より少ないと、添加の効果が得られ
ず、５重量％より多いと、その蒸発のしやすさのため、
記録液組成が変化し易すくなり保存安定性に欠くものと
なる。それらの添加剤は記録液中に溶解させて存在しせ
めるように選択される。

【００１４】本発明においては、さらにインクジェット
プリンターの種類、形式に合わせ、他の添加剤、例えば
水、２,２'−チオジエタノール、ホルムアミド、グリセ
リン、炭酸エチレン、メタンスルホン酸を使用してもよ
い。水の添加は、バブルジェットタイプのジェットイン
クには必要で、水を添加しなければ、記録液が発火する
恐れがある場合等に有用である。また、上記添加剤は、
印字像のにじみ、フェザリング、裏写りを防止する働き
がある。添加量としては、記録液組成物の７〜４５重量
％程度である。７重量％より少ないと添加効果が得られ
ない。４５重量％以上では、記録紙定着速度が遅くな
り、別の紙にオフセットしてしまう可能性がある。

【００１５】本発明のインクジェット用記録液は、上記
各材料を攪拌機を用いて混合攪拌混練することにより製
造される。製造途中、必要に応じて、樹脂、溶媒、分散
剤等を再添加してもよいし、任意の工程にて、又は最終
工程として、濾過して、粗大粒子を除去したり、また低
真空中で脱泡処理してもよい。具体的装置としては、ボ
ールミルポット、ペイントコンディショナー、循環式超
音波ホモジナイザー、サンドミル、超音波分散装置、ロ
ールミル等の各市販品を使用可能である。

【００１６】ただし、記録液の調製は、清浄で乾燥した
雰囲気下で行なうことが製造安定性、インク吐出安定性
の面から好ましい。また、装置全体を一定温度に保ちな
がら上記工程を行なうと、さらに分散安定性にすぐれた
記録液とすることができる。最終的に得られるインクジ
ェット用記録液は、各インクジェット方式に適した粘度
に調整する。インクジェット方式としては、連続吐出型
(コンディニュアス型)、体積変化吐出方式(ピエゾタイ
プ)、静電型、バブルジェット(サーマルインクジェット
タイプ)等知られている。粘度および表面張力の調整は
上記組成物の種類、組み合わせ、割合等を選択すること
により可能である。連続吐出型(コンティニュアス型)の
場合、粘度２.２〜２０cp、好ましくは、２.５〜１０c
p、表面張力１５〜６５dyne／cm、好ましくは２０〜６
０dyne／cmに調整する。粘度が２０cpより高いと、記録
液がノズルから出にくくなり、表面張力が１５dyne／cm
より低いと液ダレを起こす。

【００１７】体積変化吐出方式の場合、粘度２.２〜３
０cp、好ましくは２.５〜２０cpに表面張力２０〜６０d
yne／cm、好ましくは２５〜６０dyne／cmに調整する。
３０cpより高いと記録液の供給を十分に行なうことがで
きず、２０dyne／cmより低いと液ダレを起こす。静電型
の場合、粘度２.２〜４０cp、好ましくは２.５〜３０cp
に、表面張力１５〜６０dyne／cm、好ましくは２０〜５
５dyne／cmに調整する。粘度が４０cpより高いとスリッ
トノズルから液が出にくくなり、１５dyne／cmより低い
と液ダレを起こす。バブルジェットタイプの場合、粘度
２.２〜３０、好ましくは２.５〜２０cpに、表面張力１
５〜６５、好ましくは２０〜６０dyne／cmに調整する。
粘度が３０cpより高いと、記録液の供給を十分に行なう
ことができず、ノズルから記録液が出にくくなり、表面
張力が１５dyne／cmより低いと液ダレを起こす。特願平
３−２９６７９７号に記載された熱・静電方式の場合、
粘度４〜２００、好ましくは４〜１００ｃｐに、表面張
力２５〜５５、好ましくは２５〜５０dyne／cmに調整す
る。粘度が２００ｃｐより高いとインクが吐出しにくく
なる。なお、上記各記録液の粘度の下限および表面張力
の上限は、組成上限定されるものである。

【００１８】インクの製造例以下の表１〜表６中に示した溶媒、顔料、分散剤、各添
加剤を、実施例１〜１２については、ペイントコンディ
ショナー(レッドデビル社製)で４時間、実施例１３〜２
０については、循環式超音波ホモジナイザー(日本精機
社製)で２時間、実施例２１〜２４については、超音波
分散ＵＴ−２０(神明台工業社製)で１.５時間、実施例
２５〜３０については、ペイントコンディショナー(レ
ッドデビル社製)で３時間、比較例１〜６についてはペ
イントコンディショナー(レッドデビル社製)で４時間そ
れぞれ処理を行なった。なお、表中、[ ]中に示した
数字は、記録液に対する重量％を示してある。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】インクの評価以上のようにして得られたインクについて、粘度、分散
性、にじみ、裏写り、定着性、耐光性、濃度、耐水性に
ついて以下のように評価し、結果を表５および表６にま
とめた。粘度 ; 精密粘度計(形式:Low shear 30、Contraves社
製)を用いて測定した。その際、温度は２５℃一定環境
下で行なった。さらに、シェアー(ずり応力)をかけた場
合の粘度変化を測定し、粘度のシェアレート依存性を評
価した。このシェアレート依存性は、例えば図１中(a)
に示したような粘度とシェアレートとの関係がある場
合、分散性のよいことを、図１中(b)に示したような関
係がある場合は、分散性が悪いことを示す。表面張力；表面張力計(形式：ＣＢＶＰ−Ａ３、界面科
学工業社製)を用いて測定した。その際、温度は２５℃
一定環境下で行なった。

【００２４】分散性上記したように粘度とシェアレート依存性を測定するこ
とにより、分散性を評価した。すなわち、インクにサー
マルショック(−２０℃⇔９０℃のヒートサイクルを４
回／日、各温度を１時間キープした)を与え、その前後
でのグラフの変化を調べた。評価は以下のようにランク
付を行なった。 ○:テスト前後で変化無く、分散安定性が良好なことを
示す。 ×:テスト前後で変化があり、長期保存すると分離、凝
集がおこる。

【００２５】にじみ市販のＸ−Ｙプロッター(プログラム機能付)とプロッタ
ーペンを利用したミノルタオリジナルの評価機を用いて
評価した。すなわち、プロッターペン先(内径０.１、
０.２、０.３、０.５mm等)とマイクロディスペンサーを
つなぎ、インクをペン先に定量補給しながら紙に非接触
状態でプロッターで線を引き、内径幅に対する広がり
(にじみ)を測定し、以下のようにランク付を行なった。
なお、この時使用した紙はミノルタカメラ複写機用普通
紙ＥＰペーパーである。 ◎:広がり率; ０〜１０％未満 ○:広がり率; １０〜２０％未満 △:広がり率; ２０〜３０％未満 ×:広がり率; ３０％以上

【００２６】裏写りにじみを測定したと同様の方法で、ペン内径を０.５mm
に固定し、５mm角の黒ベタパターンを紙に描き、その裏
面の反射濃度測定値から紙のみの反射濃度を引いた値を
測定し、以下のようにランク付をした。ただし、反射濃
度は、サクラ濃度計ＰＤＡ−６５(小西六写真工業社製)
を用いて測定した。 ◎:０.１未満 ○:０.１〜０.２未満 △:０.２〜０.３未満 ×:０.３以上ランク「○」以上が望ましい。

【００２７】定着性(定着速度) 裏写り、評価と同様に黒ベタパターンを描き、さの直後
から、ポリウレタン等ブレード(ミノルタ製複写機のク
リーニングブレード)をワイパーの様に無加重でスキャ
ンさせインクの拭き汚れが出なくなるまでの時間を測定
し、以下のようにランク付を行なった。 ◎:２.５秒未満 ○:２.５〜５秒未満 △:５〜１０秒未満 ×:１０秒以上ランク「○」以上が望ましい。

【００２８】耐光性裏写り評価におけると同様に黒ベタパターンを描き、初
期反射濃度(Ｉ₀)を測定した。その後５０００luxの蛍光
燈下２００時間露光して光劣化させ再び反射濃度(Ｉ₁)
を測定した。Ｉ₁／Ｉ₀(％)の比を計算し以下のごとく評
価した。 ◎:１００〜９８％以上 ○:９８％未満〜９６％以上 △:９６％未満〜９４％以上 ×:９４％未満ランク「○」以上が望ましい。

【００２９】濃度裏写り評価におけると同様に黒ベタパターンを描き、反
射濃度計(サクラ濃度計ＰＤＡ−６５、コニカ社製)によ
り画像濃度を測定し、以下のように評価した。 ◎:１.２以上 ○:１.２未満〜１.０ △:１.０未満ランク「○」以上が好ましい。

【００３０】耐水性裏写り評価におけると同様に黒ベタパターンを描き、１
０分間純水に浸漬させた。その後乾燥させ、画像濃度を
測定した。初期値からの低下分を計算し、以下のように
評価した。 0.1未満 :◎ 0.1以上〜0.2未満 :○ 0.2以上〜0.3未満 :△ 0.3以上 :× ランク「○」以上が好ましい。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【表６】

【００３３】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録液は、分散
性に優れ、印字像ににじみ、裏写り等が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】粘度とシェアレートの関係を説明するための
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−125364（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−92368（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−210181（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−62005（ＪＰ，Ａ) 特開平４−132774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非水系溶媒からなる分散媒、顔料および
0.001〜5重量％のボルネオール類を含有することを特徴
とするインクジェット用記録液。
【請求項２】非水系溶媒からなる分散媒、顔料および
0.001〜5重量％のアルギン酸塩を含有し、水を含有しな
いことを特徴とするインクジェット用記録液。
【請求項３】非水系溶媒からなる分散媒、顔料、0.00
1〜5重量％のアルギン酸塩および7〜45重量％の水を含
有することを特徴とするインクジェット用記録液。
【請求項４】さらに0.01〜10重量％の樹脂を含有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインク
ジェット用記録液。